全网过高研究应用性分析方法.doc

全网TXPOWER过高研究性分析办法（LTE_TDD）
蒋中定
（南京宽慧无线网络通信有限公司，江苏 南京 210000）

[摘要] 无线网络稳定、高效运营，不但需要良好网络规划和工程建设，还需要后期高质量维护与优化。终端UE作为保证端到端通信性能重要环节，涉及多方面问题，其中上行功率过高对终端续航时间影响较大，通过进一步学习上行功控机制可以进一步理解终端上行功率过高因素所在，从而提出合理建议，让网络更加安全可靠运营下去。

[核心词] UE TXPower PSD p0-Nominal PUSCH p0-Nominal PUCCH TPC 开环功率控制 闭环功率控制

High tech-oriented TXPOWER investigative analysis method (LTE_TDD)

[Abstract] Stable，efficient operation of the wireless network，not only need good network planning and construction，also need high quality in the late maintenance and optimization.Terminal UE as an imp0rtant link of guarantee end-to-end communication performance，involving many problems，including high uplink p0wer to end influence on battery life，and through in-depth study of uplink p0wer control mechanism can be further understand the causes of terminal uplink p0wer is too high，so as to put forward reasonable Suggestions，make network more safe and reliable operation.

[Keywords] UE TXPower PSD p0-Nominal PUSCH p0-Nominal PUCCH TPC

Open Loop P0wer Control Close Loop P0wer Control
1引言
通过全网路测测试数据记录分析发现UE TXPower_pusch过高，其中最大值为25dBm，最小值为-29dBm，测试均值为20.78dBm。在LTE合同中规定终端最大发射功率为23dBm，可以想象现网终端几乎是以满功率在跟基站进行通信。这样一来意味着续航时间大幅减少，除非是车载设备，否则必定但愿上行功率越低越好，除此之外上行功率过高还会对其她终端及邻社区导致干扰。UE TXPower记录成果如图1所示：

图1：UE TXPower_pusch指标记录
当前现网采用是TDD模式，上下行共用同一频段，这样下上行信道衰减差别不大，咱们可以以为两者等同。如图2为接受电平RSRP与UETXPower曲线图，横坐标为时间轴，纵坐标为RSRP时相应UETXPower。图中可以看到接受电平RSRP越强，终端UE发射功率越低，对网络影响也就越小。

图2：RSRP&UETXPower
一张良好运营网络规定，UE TXPower＜0dBm。对于现网存在问题，咱们需要进行进一步分析，在分析UE TXPower过高之前，一方面要弄清晰上行功控机制与原理。
2 LTE上行功率控制基站与原理
2.1上行功率控制信道与目的
LTE系统上行功率控制机制环绕PUSCH信道和PUCCH信道进行，其中PUSCH信道用于承载数据，PUCCH用于承载信令。实行上行功率控制目是：1、保证基站接受信号稳定 2、节约终端功耗。
LTE上行功率控制以RB功率为带宽单位，单位带宽下功率称为PSD（P0wer Spectral Density，功率谱密度），上行方向并不直接控制终端输出PSD，而是规定基站侧接受到PSD满足规定，保证达到基站PSD稳定，从而间接控制终端输出功率。由于接受功率与距离密切有关，可见如果终端里基站远，就需要提高发射功率，以保证各个终端达到基站功率大体相称，也就是克服“远近效应”。 上行功率控制效果如图3所示：

图3 上行功率控制效果
2.2开环功控
为了达到这样效果，LTE采用了先进行开环功控，用来设立上行发射功率初始值；接着进行闭环功控，用来持续控制上行发射功率。
接下来咱们来看开环功控是如何运作，咱们假设终端上行带宽是固定，那么PSD就只由功率来决定。在这种状况下，上行功率控制就是让基站接受功率Pr达到目的值P目的 。

图4 上行信号接受过程
依照信号传播模型可以得到：Pr=P-PL，其中P代表终端发射功率，PL代表途径损耗。如果规定Pr高于目的值P目的话，必然规定P初始≥PL+P目的，其中P初始代表终端初始发射功率，就是开环功控需要解决问题。目的值P目的是由系统设立，通过SIB2广播，在TS36.331中命名为p0-Nominal PUSCH。该值与社区覆盖半径有关，覆盖半径越大，P目的越小。
这样看来，要想计算出初始发射功率，只差途径损耗PL了，由于上下行共用同一频段，咱们普通以为两者相差不大，可以等价。

图5 社区参照信号接受示意图
上图展示了社区参照信号接受过程，在子载波上，社区参照信号是按参数EPREcrs来发射，通过路损PL后到达终端，终端接受到功率为RSRP。可以看出：RSRP=EPREcrs-PL，其中RSRP是终端测量值，而EPREcrs会在SIB2中广播，称为reference Signal P0wer（如图4所示），因而途径损耗PL，等于EPREcrs减去RSRP。终端最大发射功率为23dBm，如果计算出来初始发射功率已经超过23dBm，初始发射功率还是只能设为23dBm。通过开环功控可以得到：终端初始发射功率P初始。

图6 SIB2中 reference Signal P0wer值
2.3闭环功控
开环功控完毕后，终端以初始发射功率P初始发出信号，基站接受到后，依照PSD开始进行有反馈功率控制，这就是闭环功控。基站反馈称为TPC，通过PDCCH信道下发，终端依照收到TPC，调节自己发射功率。

图7 基站发送TPC示意图
TPC指令有两种格式，相应两种上行发射功率调控方式：累积方式与绝对方式。终端在建立业务连接时，基站通过信令，会为终端制定上行发射功率调控方式。
所谓累积方式，是终端以上一次发射功率为参照进行调节；而绝对方式以终端初始发射功率为参照进行调节。两种调控方式对例如图8所致：

图8 累积方式与绝对方式对比图
在下行RRC CONNECTION SETUP中，可以查看到PUSCH采用调控方式，图9为RRC CONNECTION SETUP信令解码内容，从中可以看到PUSCH采用是累积方式。

累积方式适合持续业务，例如语音业务；而绝对方式适合突发业务，例如数据业务。
2.4 PUCCH信道功控
在开环功控方面，目的值P目的通过SIB2广播，在规范TS36.331中命名为p0-Nominal PUCCH。P目的同样与社区覆盖半径有关，覆盖半径越大，P目的越小。在闭环功控方面，PUCCH信号仅采用累积方式。
2.5随机接入前导起始功率
随机接入前导起始功率类似于PUCCH信道开环功控计算办法，目的值P目的通过SIB2广播，在规范TS36.331中命名为preambleInitialReceivedTargetP0wer。P目的同样与社区覆盖半径有关，覆盖半径越大，P目的越小。
3 现网配备参数分析及验证测试
3.1上行功控有关配备参数
如图9为上行功控有关配备参数，其中preambleInitialReceivedTargetP0wer为-104dBm，p0-Nominal PUSCH为-67dBm，p0-Nominal PUCCH为-105dBm。

图10上行功控有关配备参数信息
优化建议值，在都市环境下，preambleInitialReceivedTargetP0wer普通设立为-100dBm，p0-Nominal PUCCH普通设立为-100dBm，p0-Nominal PUSCH普通设立为-90dBm。
图10为某运营商参数配备信息，可以看到preambleInitialReceivedTargetP0wer为-104dBm，p0-Nominal PUSCH为-87dBm，p0-Nominal PUCCH为-105dBm。其中最明显有差别是核心参数p0-Nominal PUSCH设立为-87dBm。

图11 某运营商上行功控有关配备参数信息
3.2 参数修改后验证
结束语
移动通信系统中上行功控起到了一种非常重要作用，一方面规定达到服务质量（QOS）所需足够每比特发送能量，此外一方面是最小化对系统其她顾客干扰以及最大化增长移动终端电池续航时间。
参照文献：
[1] 孙宇彤. LTE教程：原理与实现．北京：电子工业出版社，.
[2] 孙宇彤. LTE教程：构造与实行．北京：电子工业出版社，.
[3] 孙宇彤. LTE教程：机制与流程．北京：电子工业出版社，.
[4]（意）赛西亚，（摩洛哥）陶菲克，（英）贝克 著. LTE/LTE-Advanced——UMTS长期演进理论与实践. 人民邮电出版社，.
[5] 网易云课堂：
[6] 3GPP TS 36.331:”E-UTRA;Radio Resource Control protocol specification”
[7] 3GPP TS 36.101:” UE maximum output power”